Appllication of Excess Rotation Kinetic Energy in Distinguishing the Tornadic and Non-Tornadic Mesocyclones in China

多普勒天气雷达中气旋算法是为探测直径在1.8～9.2km（1～5nmi）的中气旋而设计的。绝大多数强龙卷都属于发生在中气旋内部的超级单体龙卷,但并不是所有的中气旋都能发展成龙卷。文中引入中气旋核的逾量旋转动能（ERKE）概念,结合中气旋算法和速度产品,分析了龙卷和非龙卷中气旋个例维持期间ERKE值的演变特征,并计算了一些超级单体风暴个例的中气旋初始的ERKE及其权重高度值。结果表明,与非龙卷中气旋相比,龙卷中气旋中ERKE的值普遍较大且其权重高度较低;超级单体风暴的初始中气旋ERKE值及其权重高度可以有效地区分中、低对流层中的龙卷和非龙卷中气旋,并可作为龙卷中气旋识别的定量指标。同时在我国平均中气旋气候特征的基础上,还绘制了ERKE图解,可从中气旋旋转速度和旋转半径快速查得对应ERKE值的大小。     

逾量旋转动能在区分我国龙卷与非龙卷中气旋中的应用

多普勒天气雷达中气旋算法是为探测直径在1.8～9.2km(1～5nmi)的中气旋而设计的。绝大多数强龙卷都属于发生在中气旋内部的超级单体龙卷,但并不是所有的中气旋都能发展成龙卷。文中引入中气旋核的逾量旋转动能(ERKE)概念,结合中气旋算法和速度产品,分析了龙卷和非龙卷中气旋个例维持期间ERKE值的演变特征,并计算了一些超级单体风暴个例的中气旋初始的ERKE及其权重高度值。结果表明,与非龙卷中气旋相比,龙卷中气旋中ERKE的值普遍较大且其权重高度较低;超级单体风暴的初始中气旋ERKE值及其权重高度可以有效地区分中、低对流层中的龙卷和非龙卷中气旋,并可作为龙卷中气旋识别的定量指标。同时在我国平均中气旋气候特征的基础上,还绘制了ERKE图解,可从中气旋旋转速度和旋转半径快速查得对应ERKE值的大小。     

多普勒雷达中气旋判据及算法的发展与应用

由于超过90%的中气旋伴随着龙卷、强雹、大风等强天气发生,因此中气旋的识别与应用对于准确、实时发布强天气预警具有十分重要的意义。目前我国仅CINRAD WSR—98D SA/SB多普勒雷达内置了美国强风暴实验室开发的中气旋算法,并有相应的中气旋产品,其他型号的多普勒雷达则只能从径向速度图上人工识别中气旋。回顾了中气旋判据演变的三个阶段,对当前业务上使用的第三阶段的中气旋判据存在的问题进行了分析;依据中气旋算法发展历程,介绍了中气旋切变算法、中气旋算法及中气旋探测算法,并对当前业务上使用的中气旋算法得到的产品应用及其存在问题作了讨论。     

CINRAD/SA中气旋产品与强对流天气

分析了济南新一代天气雷达2002年观测到的14次中气旋产品和滨州新一代天气雷达2001年1次风暴过程的中气旋产品。产生这些中气旋的风暴中有一次超级单体风暴和一次小型超级单体风暴，中气旋在这两次风暴中都维持了较长的时间。风暴产生了冰雹和雷雨大风天气。其余几次中气旋维持时间很短，产生这些中气旋的风暴不一定产生冰雹等强天气，预报时可在中气旋强度的基础上，结合环境条件和雷达的其它产品分析判断。     

南京雷达中气旋产品特征值统计分析

为了研究南京中气旋的特征,利用南京新一代天气雷达探测资料对2005-2013年的中气旋产品特征进行统计,重点对持续3个体扫以上的中气旋结构特征进行分析。结果表明:中气旋通常产生在对流有效位能较高和风垂直切变较大的环境条件下,6-7月是中气旋的多发时段,主要出现在午后到前半夜,中气旋的底高、顶高和最强切变与中欧的中气旋分布相似;高质心中气旋有利于冰雹的产生,而低质心、强切变中气旋有利于产生龙卷。      

重力波的触发作用在一次暴雨个例中的检验

通过一次暴雨过程,检验了中尺度重力波对暴雨的触发作用。检验结果和理论吻合：暴雨过程地面有中低压和中高压相伴出现,暴雨中心并不与地面中低压中心重合,而是位于中低压和中高压之间且偏于高压一侧。     

大气中的二氧化碳含量

本文综述自然界二氧化碳的循环;大气中二氧化碳的源和汇,大气中二氧化碳的空间分布和时间变化;讨论人类活动对大气中二氧化碳的影响,特别是大气中二氧化碳浓度的变化趋势及其预测问题.     

中低层增温对强降水中涡旋形成的敏感性研究

2012年7月21日22:00-23:00重庆盘龙出现了180.9 mm·h-1的极端强降水,这在西南低涡暴雨中比较罕见的。通过对雷达资料的分析,发现此次极端强降水过程中有近于中气旋强度的中涡旋形成和发展。为了研究中低层增温对强降水中涡旋形成的作用,利用中尺度数值模式WRF-ARW,结合雷达资料同化的ARPS-3DVAR方法和复杂云分析方案,并对中低层进行中心增温同化敏感性实验,对上述过程中出现的近于中气旋强度的强降水中涡旋进行了数值模拟。结果表明:全球预报系统GFS(Global Forecasting System)预报场同化雷达反射率因子和径向风资料之后,能较好地模拟出西南低涡东侧准线性对流系统(Qusi-Linear Convective System,QLCSs)、强降水落区、强降水中心、盘龙附近的β中尺度气旋式环流以及镶嵌在其中的γ中尺度涡旋(即中涡旋);850 h Pa和700 h Pa经过中心增温同化后能增强中涡旋的强度,当700 h Pa中心增温2℃同化后能模拟出与盘龙附近相似的近于中气旋强度的中涡旋。同时,此次强降水中涡旋形成的机制为中低层异常高的温湿条件导致异常强的对流不稳定性,上升运动快速发展,中低层水汽通量辐合迅速增强,大量水汽凝结并急剧释放潜热,高温高湿气柱随上升运动迅速增长导致增温中心附近位势高度急剧下降,水平位势梯度加大,风速增大,中涡旋迅速发展增强到中气旋的强度。表明中低层垂直风切变偏弱的环境中中低层异常高的温湿条件是形成强上升运动,促进近于中气旋强度的中涡旋形成的重要条件。     

对流风暴内中气旋特征与强烈天气

利用江苏盐城CINRAD-SA新一代天气雷达2005-2008年的资料分析盐城及周边地区对流风暴内中气旋和各种强对流天气的关系。对SA雷达中气旋探测算法识别的中气旋特征进行统计分析,发现带有中气旋的高顶高底的对流风暴易产生大冰雹;低底和带有较小直径的中气旋的对流风暴有利于龙卷的产生;后侧人流急流进入风暴有时会导致中气旋切变剧增、中气旋的底和顶降低而产生雷雨大风;低底和含有较低旋转速度的前侧中气旋容易导致短时暴雨。含有中气旋的对流风暴通常产生在对流有效位能较高和垂直风切变较大的环境条件下。     

南通地区雹暴预报模式

雹暴是一种强对流不稳定天气,属于中小尺度现象,多产生于飑线、中小尺度切变和低压等对流系统。目前在实际工作中直接分析中小尺度系统作降雹预报尚有困难。由于某些特定的天气尺度系统与一些中小尺度系统之间存在较密切的关系,所以往往通过分析使中小尺度系统产生和赖以生存的天气尺度条件,来预报这种强对流天气。本文主要着眼于高空槽组合和从高空到地面的天气尺度系统三度空间配置特征,建立雹暴预报模式。     

气象科技论文中作者单位的中英文写法

对气象科技论文中作者单位中、英文写法存在的常见问题进行了分析和归纳,给出了部分气象科研院所、高校院系的中、英文单位对照表。     

在"98.7"武汉强暴雨过程中不同尺度波动的作用及其相干性

以Morlet复数小波函数分析方法等为基础,研究了1998年7月下旬长江中下游强暴雨过程中不同尺度波动的作用,同时用交叉谱研究了不同尺度波动的相干性。结果表明,这次强暴雨过程是一次中-β尺度能量积累与释放的过程,在2h左右的较短时周期波动中,中-α尺度对中-β尺度产生一定的干涉效应。     

由TES反演的大气水汽中δD的时空分布特征

水汽在大气中的输送具有空间上和时间上的连续性.利用水汽同位素可以更全面地分析水汽的来源、路径、水循环中各分量的再分配和补给形式,更深入地了解水循环中各种空间和时间尺度下水汽的连续变化特征和历史.本研究利用对流层发射光谱仪(TES)反演的825-100 hPa层间7个等压面上HDO和H2O数据分析了对流层不同层次大气水汽中δD的时空分布规律以及水汽中δD与大气湿度、大气温度的关系,探讨了水汽同位素与降水同位素的关系以及大尺度水循环过程对水汽同位素的可能影响.结果显示,在空间分布上,对流层大气中水汽δD具有非常明显的带状分布,水汽中δD的分布与可降水量的分布存在很好的对应关系;水汽中δD随垂直气压呈对数型递减,平均递减率由赤道向高纬度减小、陆地向海洋减小.在时间变化上,大气水汽中δD的季节变化存在地域性差别.在中低纬度陆地,水汽中δD的季节变化明显,且与可降水量的季节变化相对应;在中高纬度的许多地区,夏季水汽中δD小于冬季.对流层水汽中δD的空间分布和季节变化具有一致性特点,上对流层和下平流层间水汽中δD的空间分布和季节性变化特点与对流层相反.对流层大气水汽中的δD与层间平均温度和可降水量的相关关系具有相似的分布形势.与降水中的稳定同位素相比,水汽中的稳定同位素在空间分布、季节变化、与温度和湿度的关系上存在某些差异,反映二者在受稳定同位素分馏的影响和水循环中大气环流类型的影响方面存在明显差别.     

北半球中高纬度大气低频变化的若干基本特征

根据１９８４－１９８６年ＥＣＭＷＦ／ＷＭＯ客观分析资料的分析结果，揭示了中高纬度大气低频变化的若干特征。结果表明，中高纬度低频扰动的相当正压结构可以用低频扰动的“结构参数”来表征；中高纬度低频动能的高值区与西风急流的同非对称性和经向切变紧密相关；中高纬度低频振荡的传播具有显著的地域性和汇合、分离特征，并可利用中太平洋地区低频反气旋和低频气旋的涡旋对的逆时针打转来解释；东亚西风急流入口区所在经度是中     

一次雷暴单体相互作用与中气旋的演变过程分析

2013年8月1日,上海位于副热带高压边缘弱垂直风切变的不稳定层结下,午后开始,不断有雷暴新生。在此次强雷暴过程中,生成了三个中气旋;特别是在第二个中气旋生成过程中,雷暴合并后呈现出钩状回波、回波悬垂、中气旋等超级单体的雷达回波特征,还具有标志大冰雹的三体散射长钉特征回波。本文通过分析常规天气观测、双多普勒天气雷达、自动气象站和风廓线雷达等资料发现,前两个中气旋的生成机制为:(1)前期雷暴出流的交汇形成了气旋性环流,加强了低层水平辐合,阵风锋类似锋面的作用促使低层的暖湿空气抬升;(2)在弱垂直风切变的天气背景下,由出流阵风锋导致环境垂直风切变有所增大,改变了雷暴发展的环境,形成了经典中气旋生成的有利环境。此外,超级单体中气旋(第二个)形成过程中,雷暴的合并使得上升运动加强,对流不断发展,增强了雷暴内的旋转程度,从而有利于中气旋的形成。在第三个中气旋形成过程中,由于雷暴中的弱出流被相邻雷暴爆发的下沉气流抬升,在中低层形成出流和人流间的旋转,因而被雷达探测为中气旋。     

多普勒天气雷达中气旋产品在强风预报中的应用

在深入了解WSR-88D多普勒天气雷达产品——中气旋算法的基础上,对上海地区近6年间中气旋产品的几个重要特征参数进行了统计研究,并结合局地强风的个例分析,总结了上海及周边地区中气旋发生发展过程中各阶段的基本特征。最后综合参考雷达其他相关产品,提出利用中气旋产品进行强风预报的思路,以期为准确预报局地强风天气提供一些参考信息。     

云图分析

图a和图b是1975年6月25日0731时〈北京时〉诺阿-4卫星的甚高分辨率可见光和红外云图。图中带状稠密云区与从我国长江流域伸向日本的梅雨锋对应。稠密云带中间向北凸起的部分对应了锋面低压中心。在可见光云图a中,锋面云带呈现多皱纹的云表面,有许多灰暗色的纹线(云隙间的晴空区的暗影),这表明梅雨锋是高度不同的多层云系。如图中G处的暗线为中高云之间的云隙,图中箭头所示处为高云在下层云表面投下的暗影。在红外云图中,整个云带明暗不一,很容易辨认出梅雨锋上的中、高、低各种云系。如图中E处的积状云,呈灰白到白的颜色,能分     

降落雨滴中稳定同位素比率变化的数学模拟

根据扩散定律和热量平衡理论,运用云物理学模式,对降落雨滴中稳定同位素比率的变化进行了数值模拟,发现降落雨滴中稳定同位素比率的变化除受湿度条件的影响外,还受大气水汽中稳定同位素比率的影响。在非饱和大气中,受蒸发过程的影响,降落雨滴中稳定同位素比率随降落距离而不断增大,空气湿度越小,增大幅度越明显。平均而言,大气湿度与ｄδＤ／ｄδ１８Ｏ和Ｅｘｄ呈正比。ｄδＤ／ｄδ１８Ｏ以８为渐近线,Ｅｘｄ则在高湿和较大半径条件下逐渐趋近于一个常数;在饱和大气中,半径较小的雨滴或在湿度较高的环境中,雨滴中稳定同位素达到平衡的时间较短。反之,达到平衡的时间较长。     

中小尺度运动中风场和气压场的适应

在大型运动中有所谓地转适应的现象,本文研究了中小尺度运动中风场和气压场之间的适应问题。 由尺度分析可以发现:在一般中小尺度运动方程中,时间导数项较其中的各主要项小一个量极。因此可以认为中小尺度运动是在力的准平衡状态下进行缓慢的演变。当有某种原因破坏了这种力的准平衡态时,即有一种机制使运动回到准平衡来。这种准平衡态是惯性力(即速度平流)、科氏力和气压梯度力三者之间的准平衡。 由准平衡态的破坏恢复到准平衡的过程称为中小尺度的适应过程;准平衡态下的演变过程称为准常定过程。文中讨论了这两种过程中运动的物理性质。指出:对中尺度运动而言在适应过程中D>>ζ,在准常定过程中D≤ζ,这里D和ζ分别为散度和涡度。 设在某一有限的区域中,运动的平衡态受到了严重破坏,作为初值问题可以计算破坏以后运动的发展。计算结果表明:在短暂的时间内,气象要素有一急烈变化和调整,重新恢复准平衡态;时间稍长运动即进入准常定的演变。     

水质灰色关联评价中典型值的确定方法

为了避免水质灰色关联评价过程中确定典型值时存在的主观性,并使关联度的差异最大化,运用蒙特卡罗随机模拟的思想,模拟出大量可直接评价的水质样本,要求评价结果与模拟结果相同,以此为约束;结合实际,定义评价结论中关联度分辨率,以该关联度分辨率最大为目标,优选灰色关联分析中水质的各级典型值.通过实例的验证,该方法一定程度上解决了水质评价灰色关联分析中典型值选取的问题,并增加了评价中关联度的分辨率,同时也为其他评价方法中典型值的选取提供了参考方法.